DE19729984A1

DE19729984A1 - Process for embroidering the edge layer of metallic workpieces

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Publication number: DE19729984A1
Application number: DE19729984A
Authority: DE
Inventors: Jan Willem Bouwman
Original assignee: Ipsen International GmbH
Current assignee: Ipsen International GmbH
Priority date: 1997-07-12
Filing date: 1997-07-12
Publication date: 1999-01-14
Also published as: ATE202385T1; EP0890656A1; DE59800880D1; EP0890656B1

Abstract

In the gas nitriding of metal workpieces at 1000-1200 degrees C, the nitrogen partial pressure of the gas atmosphere during nitriding is adjusted in two stages of predetermined duration. In the first stage, the partial pressure is above the theoretical equilibrium pressure required to achieve the target case nitrogen content. In the second stage (diffusion phase), the partial pressure is equal to the theoretical equilibrium pressure. Preferably, the first and second stages have durations chosen according to the desired case nitrogen content and are especially of equal duration.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufsticken der Randschicht metallischer Werkstücke in einer stickstoffhaltigen Gasatmosphäre bei einer Temperatur zwischen 1000°C und 1200°C.The invention relates to a method for embroidering the edge layer metallic workpieces in a nitrogenous gas atmosphere at a Temperature between 1000 ° C and 1200 ° C.

Die thermochemische Behandlung eines metallischen Werkstücks durch Anreichern der Randschicht mit Stickstoff ist in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Das erklärte Ziel dabei ist, durch eine Diffusionssättigung der Randschicht mit Stickstoff die Werkstoffeigenschaften wie beispielsweise Härte, Verschleißwiderstand, Dauerfestigkeit oder Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. So wird beim Nitrieren in einem Temperaturbereich von < 600°C die Randschicht durch Ausscheiden von Nitriden gehärtet. Beim Aufsticken in einem Temperaturbereich < 1000°C kommt es hingegen zur interstitiellen Lösung des Stickstoffs im austenitischen Gefüge, welches in Abhängigkeit des verwendeten Werkstoffs bei anschließendem Abschrecken zu einer harten, martensitischen Randschicht, welche korrosionsbeständig ist und in der sich Druckeigenspannungen ausbilden, umgewandelt wird oder stabil austenitisch bleibt, so daß eine zähe korrosionsbeständige austenitische Randschicht mit hoher Mischkristallverfestigung entsteht.The thermochemical treatment of a metallic workpiece Enriching the surface layer with nitrogen is very different Embodiments known. The stated goal here is through a Diffusion saturation of the surface layer with nitrogen the material properties such as hardness, wear resistance, fatigue strength or Improve corrosion resistance. This is how nitriding in one Temperature range of <600 ° C the boundary layer by excretion of Nitrides hardened. When embroidering in a temperature range <1000 ° C however, there is an interstitial solution of nitrogen in the austenitic Structure, which depends on the material used subsequent quenching to a hard, martensitic surface layer, which is corrosion resistant and in which there are residual compressive stresses form, is transformed or remains stable austenitic, so that a tough corrosion-resistant austenitic surface layer with high Mixed crystal strengthening arises.

Die Wärmebehandlungsparameter für den Aufstickungsprozeß hängen von der Legierungszusammensetzung des Grundwerkstoffes ab. Sie müssen so gewählt werden, daß es zu der gewünschten Stickstoffanreicherung in der Randschicht kommt, ohne daß die Löslichkeitsgrenze des Stickstoffs überschritten wird. Als Prozeßparameter zählen hauptsächlich die Temperatur, die Zusammensetzung und der Druck der Gasatmosphäre, die den Stickstoff enthält, sowie die Behandlungsdauer für die geforderte Aufstickungstiefe. Als stickstoffabgebendes Medium wird häufig Ammoniak verwendet, da die NH₃- Moleküle in einem Temperaturbereich oberhalb von 1000°C sofort zerfallen.The heat treatment parameters for the nitriding process depend on the alloy composition of the base material. They must be chosen so that the desired nitrogen enrichment in the surface layer occurs without the nitrogen solubility limit being exceeded. The main process parameters are the temperature, the composition and the pressure of the gas atmosphere, which contains the nitrogen, as well as the treatment time for the required nitriding depth. Ammonia is often used as the nitrogen-releasing medium since the NH ₃ molecules disintegrate immediately in a temperature range above 1000 ° C.

Aus der EP 0 652 300 A1 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von endformnahen Teilen aus nicht rostendem Stahl bekannt, bei dem durch Aufsticken bei einer Temperatur zwischen 1000°C und 1200°C in einer stickstoffhaltigen Gasatmosphäre und einer nachfolgenden Abkühlung eine austenitische Randschicht mit mehr als 0,3 Gew.-% an gelöstem Stickstoff gebildet wird. Die Obergrenze für den Stickstoffgehalt ist hierbei durch die beginnende Nitridausscheidung festgelegt. Die anschließende Abkühlung erfolgt so rasch, daß auch in diesem Zeitraum keine Nitridausscheidung auftritt. Durch das bekannte Verfahren wird eine hochfeste und zähe austenitische Randschicht über einem duktilen Kern geschaffen, wobei durch die Eindiffusion von Stickstoff zudem das austenitische Gefüge in der Randschicht stabilisiert wird, so daß martensitische oder ferritische Gefügeanteile in der Randzone auch zu Austenit umgewandelt werden, was zu einer Erhöhung des Verschleißwiderstandes führt.EP 0 652 300 A1 describes a process for the heat treatment of near-net shape parts known from stainless steel, in which by Embroidery at a temperature between 1000 ° C and 1200 ° C in one nitrogen-containing gas atmosphere and a subsequent cooling austenitic surface layer with more than 0.3% by weight of dissolved nitrogen is formed. The upper limit for the nitrogen content is the beginning nitride excretion determined. The subsequent cooling occurs so quickly that there is no nitride excretion during this period occurs. The well-known process makes it high-strength and tough austenitic surface layer created over a ductile core, whereby by the diffusion of nitrogen also the austenitic structure in the Surface layer is stabilized so that martensitic or ferritic Structural components in the peripheral zone can also be converted to austenite, which leads to leads to an increase in wear resistance.

Als Nachteil dieses Verfahrens erweist sich, daß der in der Randschicht des behandelten Werkstücks gemessene Stickstoffgehalt weitaus niedriger ausfällt als mit anerkannten Berechnungsmodellen vorausgesagt wird. Ein den derzeitigen Kenntnisstand darlegendes Modell, das die zu einem geforderten Randstickstoffgehalt benötigten thermodynamischen Gleichgewichtsparameter Stickstoffpartialdruck und Temperatur in Abhängigkeit von der Werkstoffzusammensetzung ermittelt, stammt von Zheng (Zheng X.: Nitrogen Solubility in Iron-Base Alloys and Powder Metallurgy of High Nitrogen Stainless Steels, Dissertation ETH Zürich Nr. 9488, Zürich, 1991). Die sich für die Praxis daraus ergebenden Konsequenzen sind, daß zum Erhalt des geforderten Stickstoffgehaltes in der Randschicht nicht auf die durch das Modell vorgegebenen Prozeßgrößen zurückgegriffen werden kann, sondern in zeitaufwendiger Weise mittels Empirie die Prozeßparameter eingestellt werden müssen. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß der Konzentrationsunterschied im Stickstoffgehalt zwischen Rand- und Kernbereich äußerst gering ist, so daß eine lange Behandlungsdauer notwendig ist, um eine vorgegebene Nitriertiefe zu erreichen. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist weiterhin die schlechte Reproduzierbarkeit eines gleichen Stickstoffgehaltes sowie die sich herausstellende große Streuung der Stickstoffaufnahme innerhalb einer Werkstückcharge.A disadvantage of this method proves that the treated workpiece measured nitrogen content is much lower than is predicted using recognized calculation models. A den current state-of-the-art model, which leads to a required Marginal nitrogen content required thermodynamic equilibrium parameters Nitrogen partial pressure and temperature depending on the Material composition determined, comes from Zheng (Zheng X .: Nitrogen Solubility in Iron-Base Alloys and Powder Metallurgy of High Nitrogen Stainless Steels, dissertation ETH Zurich No. 9488, Zurich, 1991). Who are for The consequences of this in practice are that the preservation of the required nitrogen content in the boundary layer not on the by the Predefined process variables can be used, but in the process parameters are set in a time-consuming manner using empiricism have to. Another disadvantage of the known method is that the difference in concentration in nitrogen content between marginal and Core area is extremely small, so a long treatment period is necessary to achieve a specified nitriding depth. A disadvantage of the known method is the poor reproducibility of a same nitrogen content as well as the resulting large scatter of Nitrogen absorption within a batch of workpieces.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile ein den rechnerischen Vorgaben entsprechender Stickstoffgehalt bei gleichzeitig reduzierter Behandlungsdauer erreicht wird.The invention has for its object a method of the beginning mentioned type to the extent that while avoiding the Disadvantages described a corresponding to the computational requirements Nitrogen content is achieved with a reduced treatment time.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoffpartialdruck der Gasatmosphäre während des Aufstickens in einem ersten Prozeßabschnitt während einer vorgegebenen Dauer über und in einem zweiten Prozeßabschnitt während einer vorgegebenen Dauer als Diffusionsphase gleich dem zur Erzielung eines geforderten Randstickstoffgehaltes notwendigen theoretischen Gleichgewichtsdruckes für den behandelten Werkstoff eingestellt wird.According to the invention, this object is achieved in this way characterized in that the nitrogen partial pressure of the gas atmosphere during embroidery in a first process section during a predetermined Duration over and in a second process stage during a predetermined duration as diffusion phase equal to that to achieve a required theoretical nitrogen content Equilibrium pressure is set for the material being treated.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß sich ein mit dem den derzeitigen Kenntnisstand bildenden Vorhersagemodell nach Zheng (Zheng X.: Nitrogen Solubility in Iron-Base Alloys and Powder Metallurgy of High Nitrogen Stainless Steels, Dissertation ETH Zürich Nr. 9488, Zürich, 1991) errechneten Gleichgewichtsvorgaben entsprechender Stickstoffgehalt erzielen läßt, wenn der Partialdruck des Stickstoffs anfänglich über dem notwendigen Gleichgewichtsdruck eingestellt wird und erst in einer zweiten Stufe dem für den geforderten Stickstoffgehalt des vorhandenen Werkstückmaterials notwendigen Gleichgewichtsdruck entspricht. Obwohl die einschlägige Fachwelt bisher davon ausging, daß ein Stickstoffpartialdruck, der höher ist als der für die vorliegenden Prozeßbedingungen notwendige Gleichgewichtsdruck, auf die Löslichkeit des Stickstoffs keinen Einfluß hat und vielmehr zu unerwünschten Nitridbildungen im Gefüge führt, die den Korrosionswiderstand reduzieren, kommt es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren neben einer Erhöhung des Stickstoffgehaltes in der Randschicht des Werkstückes auch zu einer wesentlich konstanteren Stickstoffaufnahme und deutlich höheren Eindringtiefe. Ursächlich hierfür ist, daß während des ersten Prozeßabschnittes ein überhöhtes Stickstoffpotential in der Atmosphäre vorliegt, welches eine Übersättigung der Randschicht zur Folge hat, so daß während des zweiten Prozeßabschnitts bei verringertem Stickstoffpotential der Gasatmosphäre eine Diffusion des Stickstoffs aus der übersättigten Randzone in die Tiefe hinein erzwungen wird.The invention is based on the surprising finding that one with the Zheng prediction model that forms the current state of knowledge (Zheng X .: Nitrogen Solubility in Iron-Base Alloys and Powder Metallurgy of High Nitrogen Stainless Steels, dissertation ETH Zurich No. 9488, Zurich, 1991) calculated equilibrium specifications corresponding nitrogen content can be achieved if the partial pressure of nitrogen initially above necessary equilibrium pressure is set and only in a second Level that for the required nitrogen content of the existing Workpiece material necessary equilibrium pressure corresponds. Although the relevant experts previously assumed that a nitrogen partial pressure, which is higher than that necessary for the present process conditions Equilibrium pressure, has no influence on the solubility of nitrogen and rather leads to undesirable nitride formation in the structure, which Reduce corrosion resistance, it occurs in the invention Process in addition to an increase in the nitrogen content in the boundary layer of the Workpiece also to a much more constant nitrogen absorption and significantly higher penetration depth. The reason for this is that during the first Process section an excessive nitrogen potential in the atmosphere is present, which results in supersaturation of the boundary layer, so that during the second stage of the process with reduced nitrogen potential Gas atmosphere a diffusion of nitrogen from the supersaturated edge zone is forced into the depths.

Zweckmäßigerweise werden die Dauer des ersten und zweiten Prozeßabschnitts in Abhängigkeit von dem verwendeten Werkstückmaterial und dem geforderten Stickstoffgehalt des Randes gewählt, um eine hohe Reproduzierbarkeit zu erzielen. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, die Werkstücke während des ersten und zweiten Prozeßabschnitts einer gleichen Behandlungsdauer auszusetzen.Expediently the duration of the first and second Process section depending on the workpiece material used and the required nitrogen content of the rim chosen to be high To achieve reproducibility. It has proven to be particularly advantageous exposed the workpieces during the first and second Expose process section to the same treatment duration.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung werden die Werkstücke vor dem eigentlichen Aufsticken unter Vakuum auf die Aufstickungstemperatur erwärmt, um die Bildung von Nitriden an der Oberfläche der Werkstücke bei niedrigeren Temperaturen zu vermeiden.According to an advantageous feature of the invention, the workpieces are before the actual embroidery under vacuum to the embroidery temperature heated to contribute to the formation of nitrides on the surface of the workpieces avoid lower temperatures.

Mit der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Werkstücke im Anschluß an das Aufsticken abgeschreckt werden, so daß je nach verwendetem Werkstückmaterial eine korrosionsbeständige Randschicht aus einem vollaustenitischen oder in Martensit umgewandelten Gefüge entsteht. Zu diesem Zweck wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Abkühlgeschwindigkeit unter Vermeidung einer Nitridausscheidung gewählt wird. Vorteilhafterweise wird zum Abschrecken Gas verwendet, so daß ein Aufkohlen der Randschicht im Vergleich beispielsweise zu einer Ölabschreckung auszuschließen ist. Um Nitridausscheidungen während des Abschreckens zu vermeiden, wird ferner vorgeschlagen, daß das Gas mit einem Überdruck beaufschlagt wird.With the invention it is further proposed that the workpieces in Connection to the embroidery can be deterred, so that depending on used workpiece material a corrosion-resistant surface layer a fully austenitic or martensite structure is created. To this end, it is also proposed that the Cooling rate chosen while avoiding nitride precipitation becomes. Gas is advantageously used for quenching, so that a Carburizing the surface layer compared to, for example Oil quenching must be ruled out. To remove nitride during the To avoid deterrence, it is also proposed that the gas be with an excess pressure is applied.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden Werkstücke aus nicht rostendem austenitischen, martensitischen, ferritischen, ferritisch austenitischen oder ferritisch-martensitischen Stahl verwendet, so daß Stickstoff als weiteres Legierungselement zu einer Festigkeitssteigerung der Randschicht und zu einer Erhöhung des Korrosionswiderstandes führt. According to a further feature of the invention, workpieces are not made from rusting austenitic, martensitic, ferritic, ferritic austenitic or ferritic-martensitic steel is used, so that Nitrogen as a further alloying element to increase the strength of the Boundary layer and leads to an increase in corrosion resistance.

Gemäß einem weiteren Vorteil der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Gasatmosphäre reiner Stickstoff verwendet wird, so daß auf einfachste Art und Weise eine Veränderung des Stickstoffdruckes während der Prozeßabschnitte ermöglicht wird.According to a further advantage of the invention it is proposed that as Pure nitrogen gas atmosphere is used, so that in the simplest way and a change in nitrogen pressure during the Process sections is made possible.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß zur Durchführung des Verfahrens ein Vakuumofen eingesetzt wird, um variable Veränderungen der Prozeßparameter und der Behandlungsart zu ermöglichen.Finally, it is suggested that to carry out the procedure Vacuum furnace is used to make variable changes in process parameters and the type of treatment.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung erläutert, auf der ein Vergleich mit dem Stand der Technik dargestellt ist, und zwar zeigen darin:The following is an embodiment of the method according to the invention explained with reference to the drawing, on which a comparison with the state of Technology is shown, which show:

Fig. 1 die Prozeßparameter und den Prozeßverlauf eines dem bisherigen Kenntnisstand entsprechenden Aufstickungsverfahrens; . Figure 1 shows the process parameters and the process flow of the present state of knowledge corresponding Aufstickungsverfahrens;

Fig. 1a die Prozeßparameter und den Prozeßverlauf des erfindungsgemäßen Aufstickungsverfahrens; FIG. 1a, the process parameters and the process flow of the Aufstickungsverfahrens invention;

Fig. 2 eine qualitative Verteilung des Stickstoffgehaltes in der Randschicht nach dem bekannten Aufstickungsverfahren im Vergleich zu den auf Basis des thermodynamischen Gleichgewichts berechneten Werten;2 shows a qualitative distribution of the nitrogen content in the surface layer according to the known Aufstickungsverfahren compared to the calculated on the basis of the thermodynamic equilibrium values.

Fig. 2a die qualitative Verteilung des Stickstoffgehaltes in der Randschicht nach dem erfindungsgemäßen Aufstickungsverfahren im Vergleich zu den auf Basis des thermodynamischen Gleichgewichts berechneten Werten und Fig. 2a shows the qualitative distribution of the nitrogen content in the surface layer according to the invention Aufstickungsverfahren compared to the calculated on the basis of the thermodynamic equilibrium values, and

Fig. 2b einen Vergleich des Stickstoffprofils in der Randschicht nach dem erfindungsgemäßen Aufstickungsverfahren mit dem des bekannten Aufstickungsverfahrens. FIG. 2b shows a comparison of the nitrogen profile in the boundary layer according to the invention with that of the known Aufstickungsverfahren Aufstickungsverfahrens.

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, wird bei einem dem bisherigen Kenntnisstand entsprechenden Aufstickungsverfahren die Temperatur und der Druck des Stickstoffs über die Behandlungsdauer konstant gehalten. Dabei werden Druck und Temperatur in Abhängigkeit des gewünschten Stickstoffgehaltes eingestellt, der durch die Wahl der Legierungszusammensetzung des verwendeten Werkstücks und des sich diesbezüglich einstellenden thermodynamischen Gleichgewichts vorgegeben ist. Eine den derzeitigen Kenntnisstand darlegende Methode zur Berechnung der Prozeßparameter Temperatur und Stickstoffpartialdruck stammt von Zheng (Zheng X.: Nitrogen Solubility in Iron-Base Alloys and Powder Metallurgy of High Nitrogen Stainless Steels, Dissertation ETH Zürich Nr. 9488, Zürich, 1991). Der mit der Stickstoffatmosphäre im Gleichgewicht stehende Stickstoffgehalt an der Werkstückoberfläche nimmt gemäß dem zweiten Fickschen Diffusionsgesetz ab, wie in den Fig. 2 und 2a schematisch veranschaulicht ist. Bei an der Werkstückoberfläche sich im Gleichgewicht befindenden, konstanten Prozeßgrößen hängt die Eindringtiefe des Stickstoffes im wesentlichen von der Länge der Behandlungsdauer ab.As can be seen from FIG. 1, the temperature and the pressure of the nitrogen are kept constant over the duration of the treatment in a nitriding process corresponding to the previous state of knowledge. The pressure and temperature are set as a function of the desired nitrogen content, which is determined by the choice of the alloy composition of the workpiece used and the thermodynamic equilibrium which is established in this regard. A current method for calculating the process parameters temperature and nitrogen partial pressure comes from Zheng (Zheng X .: Nitrogen Solubility in Iron-Base Alloys and Powder Metallurgy of High Nitrogen Stainless Steels, dissertation ETH Zurich No. 9488, Zurich, 1991). The nitrogen content on the workpiece surface, which is in equilibrium with the nitrogen atmosphere, decreases in accordance with Fick's second law of diffusion, as is schematically illustrated in FIGS. 2 and 2a. In the case of constant process variables which are in equilibrium on the workpiece surface, the penetration depth of the nitrogen essentially depends on the length of the treatment time.

In Fig. 2b sind die bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erzielenden Werte an Stickstoffgehalt in der Randschicht eines Werkstücks denen bei Anwendung des bekannten Verfahrens beispielhaft gegenübergestellt. Der im vorliegenden Beispiel verwendete Werkstoff ist ein nicht rostender Stahl der Werkstoffnummer 1.4462, der als Werkstückcharge in einem Vakuumofen bei einer Temperatur von 1150°C aufgestickt wurde. Zum Erreichen der Aufstickungstemperatur wurde der mit der Werkstückcharge beladene Vakuumofen mit einem Restdruck von weniger als 0.1 mbar evakuiert und anschließend unter Zwischenspülen erwärmt. Nach dem herkömmlichen Verfahren erfolgte daraufhin ein 15stündiges Aufsticken in einer reinen Stickstoffatmosphäre mit einem Druck von konstant 220 mbar, der bei der vorgegebenen Temperatur von 1150°C und dem verwendeten Werkstoff dem Gleichgewichtsdruck an der Werkstückoberfläche entspricht. Beim erfindungsgemäßen Verfahren hingegen befand sich der Stickstoffdruck während der ersten siebeneinhalb Stunden auf konstant 660 mbar und damit weit über dem notwendigen Gleichgewichtsdruck von 220 mbar. Nach einer Behandlungsdauer von 15 Stunden wurden sowohl die nach herkömmlichem Verfahren als auch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgestickten Werkstückchargen einer Abschreckung mit reinem Stickstoff bei einem Druck von ca. 6 bar unterzogen. In FIG. 2b, the values of nitrogen content in the surface layer of a workpiece that can be achieved using the method according to the invention are compared with those using the known method. The material used in the present example is a stainless steel of material number 1.4462, which was embroidered as a batch of workpieces in a vacuum oven at a temperature of 1150 ° C. To reach the nitriding temperature, the vacuum furnace loaded with the workpiece batch was evacuated with a residual pressure of less than 0.1 mbar and then heated with intermediate rinsing. According to the conventional method, embroidery was then carried out for 15 hours in a pure nitrogen atmosphere with a pressure of constant 220 mbar, which corresponds to the equilibrium pressure on the workpiece surface at the specified temperature of 1150 ° C and the material used. In the method according to the invention, however, the nitrogen pressure was constant at 660 mbar during the first seven and a half hours and thus far above the necessary equilibrium pressure of 220 mbar. After a treatment period of 15 hours, both the batches of work pieces embroidered by the conventional method and by the method according to the invention were subjected to quenching with pure nitrogen at a pressure of approximately 6 bar.

Wie in Fig. 2b zu erkennen ist, wurde mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Stickstoffgehalt von ca. 0,67 Gew.-% an der Werkstückoberfläche erzielt, während nach dem herkömmlichen Verfahren lediglich ein Wert von ca. 0,42 Gew.-% zu erreichen war. Dieser Unterschied setzt sich auch im Inneren des Werkstücks fort, wobei bei einer Eindringtiefe von 2 mm der Stickstoffgehalt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren immer noch fast doppelt so hoch war, wie der nach dem herkömmlichen Verfahren und zudem - wie Fig. 2a zu entnehmen ist - nahezu dem berechneten Verlauf entspricht. Darüber hinaus ist festzustellen, daß sich durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur der Stickstoffgehalt erhöht, sondern zugleich auch die Eindringtiefe bei gleichbleibender Behandlungsdauer von 15 Stunden gesteigert wurde.As can be seen in FIG. 2b, the method according to the invention achieved a nitrogen content of approx. 0.67% by weight on the workpiece surface, while according to the conventional method only a value of approx was achieved. This difference also continues in the interior of the workpiece, with the nitrogen content according to the inventive method still being almost twice as high as that according to the conventional method and also — as can be seen in FIG. 2a — at a penetration depth of 2 mm corresponds to the calculated course. In addition, it should be noted that the process according to the invention not only increased the nitrogen content, but at the same time also increased the depth of penetration with a constant treatment time of 15 hours.

Die sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit dem verwendeten Werkstoff der Werkstoffnummer 1.4462 ergebende austenitische Randschicht konnte in Folgeversuchen bestätigt werden, so daß insgesamt eine hohe Reproduzierbarkeit gewährleistet ist. Weiterhin zeigte sich, daß die Streuung der Stickstoffaufnahme innerhalb einer Werkstückcharge nach dem erfindungsgemäßen Verfahren weitaus geringer ausfällt, als bei dem herkömmlichen Verfahren. Mit dem voranstehend dargestellten Verfahren ist es daher möglich, deutlich bessere Ergebnisse hinsichtlich den Verschleiß- und Gleiteigenschaften eines metallischen Werkstoffes zu erzielen, als bei den bisher bekannten Aufstickungsverfahren.Which in the method according to the invention with the Material of material number 1.4462 resulting austenitic surface layer could be confirmed in subsequent tests, so that overall a high Reproducibility is guaranteed. It was also shown that the scatter the nitrogen uptake within a workpiece batch after the The method according to the invention turns out to be much lower than in the conventional processes. Using the method outlined above it is therefore possible to achieve significantly better results in terms of wear and tear To achieve sliding properties of a metallic material than with the previously known embroidery processes.

Claims

1. A method for embroidering the edge layer of metallic workpieces in a nitrogen-containing gas atmosphere at a temperature between 1000 ° C and 1200 ° C, characterized in that the nitrogen partial pressure of the gas atmosphere during embroidery in a first process section for a predetermined duration over and in a second process section is set for a predetermined duration as a diffusion phase equal to the theoretical equilibrium pressure required to achieve a required nitrogen content for the treated material.

2. The method according to claim 1, characterized in that the duration of the first and second process section depending on the used workpiece material and the required nitrogen content of the edge is chosen.

3. The method according to claim 2, characterized in that the Workpieces during the first and second process stages exposed to the same duration of treatment.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the workpieces are under vacuum before the actual embroidery the nitriding temperature can be heated.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the workpieces are quenched following embroidery become.

6. The method according to claim 5, characterized in that the Quenching speed while avoiding nitride excretion is chosen.

7. The method according to any one of claims 5 or 6, characterized in that that gas is used for quenching.

8. The method according to claim 7, characterized in that the gas with an excess pressure is applied.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that workpieces made of stainless austenitic, martensitic, ferritic, ferritic-austenitic or ferritic-martensitic steel be used.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that pure nitrogen is used as the gas atmosphere becomes.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that a vacuum oven for performing the method is used.